JP2645768B2 - 動圧空気軸受型光偏向器 - Google Patents

動圧空気軸受型光偏向器

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JP2645768B2
JP2645768B2 JP20554291A JP20554291A JP2645768B2 JP 2645768 B2 JP2645768 B2 JP 2645768B2 JP 20554291 A JP20554291 A JP 20554291A JP 20554291 A JP20554291 A JP 20554291A JP 2645768 B2 JP2645768 B2 JP 2645768B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報機器、画像機器、
計測機器に用いられる動圧空気軸受型光偏向器に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来例の空気軸受型光偏向器の一例の構
造と作用とを図8、図9、図10、図11を参照して説
明する。図8は従来例の動圧空気軸受型光偏向器の断面
図である。動圧軸1aはモータケース3に嵌挿固着され
ており、又動圧軸1aの外周表面には、図9で示すよう
に、互いに反対向きの吸入角を具えた動圧発生用のヘリ
ングボーン溝Ha,Hbが、例えば2対刻設してある。
動圧軸1aはモータケース3に焼きばめ等で隙間なく嵌
挿固着されており、動圧軸1a外周には円筒状スリーブ
2が嵌挿してあり、更にスリーブ2の外周にはマグネッ
ト22が嵌挿固着され、このスリーブ2と対面するよう
に、モータケース3の垂直側壁内に設けたヨーク16に
はコイル15を巻回する。モータケース3の上端に、O
リング21を介して、隙間なく気密状態でカバ部材4を
固着し、又動圧軸1aの端部外周にはOリング20を介
して、カバ部材4が気密状態で装着される。モータケー
ス3の開口部に架設した支持板17にホール素子18を
設ける。モータケース3の水平内側壁上には、動圧軸1
a外周に渉ってスラスト動圧軸受12を設け、スラスト
動圧軸受12上にワッシャ13を配設する。又符号14
はマグネット22の下端に設けられ、ワッシャ13に固
着したスペーサである。カバ部材4内には、スリーブ2
の外周に固定したハブ6とこのハブ6に水平にねじ9で
固着した回転多面鏡5とを、スリーブ2と共に動圧軸1
aの外周を回転自在に、収納する。またスリーブ2の上
端とこれに対面するカバ部材4の内側面にそれぞれ極性
の異なる一対のスラスト浮上用磁石10,11を配設す
る。コイル15に通電すると、ヨーク16、ホール素子
18、マグネット22よりなるモータ駆動部が作動し
て、その外周に、マグネット22を嵌挿固着した円筒状
スリーブ2がスラスト動圧軸受12に支持され、動圧軸
1aを芯として回転する。と同時に前記スリーブ2の外
周に設けたハブ6と共に回転多面鏡5が回転する。前記
モータ駆動部は、スリーブ2の両端に配設した1対のス
ラスト浮上用磁石10,11の作用により浮上しつつ回
転する。尚回転多面鏡5の回転により、動圧軸1aとス
リーブ2の間の隙間に動圧が発生し、この動圧により軸
受剛性が維持される。
【0003】スリーブ2がハブ6、回転多面鏡5と共に
回転する際この際の動圧軸1aとスリーブ2の間の隙間
内の空気の圧力分布状態を図10、図11で説明する。
図10は動圧軸受部を示している。この構造ではスリー
ブ2が回転するとヘリングボーン溝Ha、Hbにより周
囲の空気を動圧軸1aの軸受部内に吸い込むため、軸受
部内の圧力は周囲の圧力よりも高まるが、動圧軸受部の
両端が大気圧であるので、動圧軸受部内の圧力分布は図
11のようになる。この図面で縦軸は大気圧を代表値と
した無次元圧力Pである。即ちここでは、動圧軸受部の
両端は大気圧P=1となり、動圧軸受部内はP>1とな
る。従って従来例の構成を有する動圧空気軸受型光偏向
器では、モータ回転部外周における空気圧はP=1即ち
大気圧のままであった。ここで、周囲圧力をPs、回転
数をNr、回転多面鏡の形状による係数をKmとする
と、回転多面鏡による風損Wは、W=Ps×Nr3×K
mで表されるから、従来例の動圧軸受型光偏向器での回
転多面鏡5による風損W0は W0=1.0×Nr3×Km〔ワット〕 であった。
【0004】
【発明の解決すべき課題】前記従来例の動圧空気軸受型
光偏向器では、回転多面鏡5や回転単面鏡を回転させた
ときに生ずる風損は、前述のようにW=Ps×Nr3×
Km〔ワット〕で表されるから、回転数Nrと回転多面
鏡の諸元が決まれば、Ps=1であるから、風損WはW
=Nr3×Km〔ワット〕と決定し、これより小さくす
ることはできなかった。従って回転数Nrが大きいか又
は回転多面鏡や回転単面鏡の形状による係数Kmの大き
なものであれば、風損Wも大きくなる。又採用するモー
タの発生トルクが風損より小さければ、発生トルクを大
きくするために別の大型モータに変更するか、又はコイ
ルに流れる電流をおおきくして、発生トルクを大きくし
なければならない。この様な変更に起因する発熱を小さ
くするためには、例えばモータに放熱板を設けるなど余
分の工作を実施する必要があり、これがため動圧空気軸
受型光偏向器の小型化や製造コストの低減を計ることは
出来ない等の問題点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題を解
決するためになされたもので、動圧空気軸受部により、
モータ回転部外周における気圧を下げ、これにより回転
多面鏡又は回転単面鏡による風損を少なくすることを目
的とする動圧空気軸受型光偏向器である。以下その手段
を更に詳細に説明する。モータケース3に立設した動圧
軸1の外周を回転多面鏡5と共に回転しうるモータ回転
部を隙間なく固着されたケースとカバ部材内に収納した
光偏向器において、外周にヘリングボーン溝d,eを穿
設した動圧軸1の中心部の長手方向に、外気と連通して
いる中央孔gを穿設し、この中央孔gと連通しており、
ヘリングボーン溝d,eによって形成される動圧空気軸
受部Mの中心位置で、動圧軸1とスリーブ2との隙間方
向へ開口した孔b(又はc)を穿設したことを特徴とす
る動圧空気軸受型光偏向器であり、動圧軸1の外周に穿
設したヘリングボーン溝d,eが、互いに反対向きの吸
入角βを有し、これら対をなすヘリングボーン溝d,e
によって前記動圧空気軸受部Mを形成し、この動圧空気
軸受部Mの中心部に孔b(又はc)が開口してなり、更
に前記中央孔gの吸入口にフィルター23を装着した構
成を具えている。
【0006】
【作用】本発明の動圧空気軸受型光偏向器において、モ
ータ回転部が回転すると動圧軸受部を構成する孔がモー
タ回転部外周における空気を吸い込むことにより、光偏
向器内部の気圧を下げ、回転多面鏡または回転単面鏡に
よる風損を少なくするものである。従って、モータへの
供給エネルギーを省力化することが出来、又モータの小
型化を計ることが出来る。
【0007】
【実施例】以下添付図面を参照して、本発明に係る動圧
空気軸受型光偏向器の実施例について説明する。尚従来
例の空気軸受型光偏向器の説明において採用した符号と
同一のものは同一の部材を示すものであるから、それら
の詳細な説明は省略する。尚本実施例においては、回転
多面鏡を装着した動圧空気軸受型光偏向器について述べ
ているが、回転単面鏡を装着してもよいことは勿論であ
る。図1は本発明による動圧空気軸受型光偏向器の断面
図である。動圧軸1はモータケース3に焼きばめ等で隙
間なく固着されている。また、動圧軸1とカバ部材4は
Oリング20を介して隙間なく固着されている。モータ
回転部内の空間と外部とは、動圧軸1とスリーブ2の間
の隙間を通して、後述する動圧軸1に設けた長手方向の
中心孔gと、これに連通している孔b,cの開口部によ
り流通している。ヨーク16、コイル15…、ホール素
子18、マグネット22から構成されるモータ部を駆動
すると、マグネット22に固着された中空円筒形のスリ
ーブ2が回転し、更にスリーブ2に固着されたハブ6に
ねじ9で固着された回転多面鏡5が回転する。この際、
動圧軸1とスリーブ2の間に動圧が発生し、この動圧に
より軸受剛性が生ずる。
【0008】動圧軸1とスリーブ2の間の隙間内の空気
の圧力分布を、図2から図7で説明する。図2は動圧軸
1の平面図で、動圧軸受部を示す。動圧軸1には互いに
反対向きの吸入角βを持ったヘリングボーン溝dとeと
溝非加工部fより構成される一対の動圧軸受部Mが設け
てある。また動圧軸受部Mは、図4に示すように、溝非
加工部をなくして、全面加工を施したヘリングボーン溝
1,e1のみであってもよい。図3は動圧軸1の上半分
の断面図であり、動圧軸1の中心部の長手方向に、外気
と連通する入口iを具えた中央孔gを穿設する。入口i
付近にフィルター23を設ける。前記中央孔gに連通し
てスリーブ2の方向へ開口する孔b,cを穿設する。孔
b,cの開口部はヘリングボーン溝d,eの中心に位置
する。従って、図1で図示の本発明に係る動圧空気軸受
型光偏向器の動圧軸受部Mの境界条件は孔b,cの開口
部分で空気の圧力が大気圧に等しいということになる。
また回転安定状態では、図6に図示のように、空気吸い
込み口では軸方向の質量流量は0になるので、この動圧
軸受部M内の圧力分布は図7に図示の状態となる。図7
において、縦軸は代表値を大気圧にとった無次元圧力P
であり、P=1のとき空気圧は大気圧に等しいことを示
す。本発明では、図7に図示するように動圧軸受部Mの
両端の空気吸い込み口では、大気圧よりも小さくなるか
ら、図1で示す動圧空気軸受型光偏向器内の空気圧はP
<1、即ち大気圧よりも小さくなる。例えばP=0.7
であれば回転多面鏡の周囲圧力Ps=0.7であるか
ら、回転数をNr、回転多面鏡の形状による係数をKm
とすると回転多面鏡の回転による風損Wは、W=Ps×
Nr3×Kmで表されるから、本動圧空気軸受型光偏向
器の回転多面体5の回転による風損Wは W=0.7×Nr3×Km〔ワット〕となり、 回転数Nrと回転多面鏡の形状による係数Kmが同じで
あれば風損は従来の動圧空気軸受型光偏向器に比べ30
%減少する。このためモータに入力するエネルギーも従
来より小さくてすみ、放熱板を設けずとも発熱を小さく
することが出来るのでモータの小型化を実現できる。
【0009】
【効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、
動圧空気軸受により光偏向器内部の空気を排出すること
により、光偏向器内の気圧を下げ、回転数Nrと回転多
面鏡の形状による係数Kmが同じであれば、その風損を
従来の動圧空気軸受型光偏向器に比べ少なくすることが
出来るので、モータに入力するエネルギーも従来より小
さくてすみ、モータの小型化や発熱を小さく押えること
が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る動圧空気軸受型光偏向器の断面
図。
【図2】本発明に係る動圧空気軸受型光偏向器の動圧軸
受部の一例の平面図。
【図3】図2の動圧軸受部の上半分断面図。
【図4】本発明にかかる動圧空気軸受型光偏向器の動圧
軸受部の別の実施例の平面図。
【図5】図4の上半分断面図。
【図6】図2に図示するヘリングボーン溝を具えたスリ
ーブを含む動圧軸受部の断面図。
【図7】図6に示す動圧空気軸受型光偏向器の動圧軸受
部の圧力分布の図。
【図8】従来例の動圧空気軸受型光偏向器の断面図。
【図9】従来例の動圧軸受部の平面図。
【図10】従来例の動圧空気軸受型光偏向器の動圧軸受
部の断面図。
【図11】従来例の動圧空気軸受型光偏向器の動圧軸受
部の圧力分布図。
【符号の説明】
1 動圧軸 2 スリーブ 3 モータケース 4 カバ部材 5 回転多面鏡 10 スラスト浮上用磁石 11 スラスト浮上用磁石 12 スラスト動圧軸受 13 ワッシャ 15 コイル 16 ヨーク 20 Oリング 21 Oリング 22 マグネット 23 ッフィルター b 孔 c 孔 d ヘリングボーン溝 e ヘリングボーン溝 d1 ヘリングボーン溝 e1 ヘリングボーン溝 f 溝非加工部 g 中央孔 i 入口 M 動圧空気軸受部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−161213(JP,U)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケースに立設した動圧軸の外周を回転多
    面鏡又は回転単面鏡と共に回転自在のモータ回転部を隙
    間なく固着されたケースとカバ部材内に収納した光偏向
    器において、外周にヘリングボーン溝を穿設した動圧軸
    の中心部の長手方向に、外気と連通している中央孔を穿
    設し、この中央孔と連通しており、ヘリングボーン溝に
    よって形成される動圧空気軸受部の中心位置で、動圧軸
    とスリーブとの隙間方向へ開口した孔を穿設し、モータ
    回転部の回転により回転多面鏡、回転単面鏡を含むモー
    タ回転部の外周における気圧を低下せしめて、回転多面
    鏡又は回転単面鏡の風損を少なくしたことを特徴とする
    動圧空気軸受型光偏向器。
  2. 【請求項2】 動圧軸の外周に穿設したヘリングボーン
    溝が、互いに反対向きの吸入角を有し、これら対をなす
    ヘリングボーン溝によって前記動圧空気軸受部を形成
    し、この動圧空気軸受部の中心部に開口した孔を設けて
    なる請求項1記載の動圧空気軸受型光偏向器。
  3. 【請求項3】 前記中央孔の入口にフィルターを装着し
    た請求項1記載の動圧空気軸受型光偏向器。
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